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Les différents types de véhicules hybrides

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Les différents types de véhicules hybrides

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Source : www.guillaumedarling.fr

2022

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L'appellation "véhicule hybride" est de plus en plus utilisée par les constructeurs afin de matérialiser leurs efforts en matière de réduction des émissions de CO ₂. Seulement, en l'absence de cadre légal européen, des véhicules aux fonctionnalités bien différentes sont regroupés sous une seule et même appellation, ce qui n'est pas sans créer une certaine confusion auprès du grand public.

Pourquoi un véhicule hybride ?

Un véhicule hybride est un véhicule combinant au moins un moteur à combustion interne (essence, diesel, E85, GPL, etc.) et au moins un moteur électrique. Le but d'un véhicule hybride est de diminuer les émissions de CO₂ d'un véhicule (et donc la consommation de carburant) en combinant les avantages d'un moteur à combustion interne (autonomie, faible coût de production) à ceux d'un moteur électrique (pas d'émission de CO ₂ en roulant, couple disponible dès les plus bas régimes, rendement élevé).

L'hybridation est une technologie relativement jeune et offre plus de potentiel de réduire significativement les émissions de CO₂ à coût modéré par rapport aux autres voies d'amélioration déjà matures telles que l'amélioration du rendement moteur, diminution de la trainée aérodynamique du véhicule et la diminution de la masse du véhicule, par exemple.

Les différentes catégories de véhicules hybrides

Les véhicules hybrides peuvent être regroupés en 4 catégories :

Micro-hybride (micro hybrid)

Hybride légère (mild hybrid - mHEV)

Hybride (non rechargeable) (full hybrid ou 100% hybrid - HEV)

Hybride rechargeable (plug-in hybrid - PHEV)

Enfin, il convient d'ajouter les véhicules hybrides dont les moteurs sont montés en série : dans cette configuration, seul le moteur électrique est utilisé pour la traction du véhicule, le moteur thermique étant utilisé uniquement comme générateur de courant, comme, par exemple, la BMW i3 avec prolongateur d'autonomie et l' Opel Ampera.

Classification selon les fonctionnalités

La technologie de micro-hybride (micro hybrid) consiste à équiper le moteur thermique d'un démarreur renforcé afin de permettre la coupure et le démarrage du moteur thermique sans intervention du conducteur lors des phases d'arrêt du véhicule (système start/stop) et permet aussi de récupérer de l'énergie électrique dans les phases de freinage.

Un véhicule doté d'une hybridation légère (mild hybrid - mHEV) reprend les fonctionnalités d'une micro-hybridation en y ajoutant une batterie dédiée (de type Li-ion ou Ni-MH) de faible capacité et la possibilité de fournir un apport en couple au moteur thermique dans les phases critiques (forte accélération par exemple).

Cette fonction est confiée à un alterno-démarreur qui est relié au vilebrequin moteur (position P0) par une courroie, permettant des démarrages plus en douceur que les démarreurs renforcés. Le moteur électrique peut être aussi positionné en aval du moteur sur la chaîne de transmission, ce qui permet de supprimer la courroie d'accessoires (positions P1, P2, P3 et P4) et de n'utiliser que le moteur électrique pour mettre en mouvement le véhicule sur de courtes distances et à faible vitesse (positions P2, P3 et P4).

D'autre part, un véhicule mHEV peut offrir des fonctions auxiliaires pour diminuer la charge exercée sur le moteur : compresseur de climatisation électrique (entraîné habituellement par la courroie accessoires), compresseur électrique (habituellement entraîné par le vilebrequin lorsqu'il est présent et consommateur d'énergie à forte charge) et chauffage électrique des systèmes de dépollution EHC - Electrically Heated Catalyst (pour réduire les émissions polluantes lors d'un démarrage à froid)

Un véhicule hybride non rechargeable (full hybrid - HEV) reprend les fonctionnalités d'un véhicule mHEV en y ajoutant la possibilité de rouler en mode 100% électrique sur une courte distance (de l'ordre de 2 à 3 km).

Un véhicule hybride rechargeable (plug-in hybrid - PHEV) est un véhicule hybride HEV ayant une batterie d'une capacité telle qu'il est possible de parcourir plus de 30 km en mode 100% électrique. Si la batterie est rechargée en partie pendant les phases de décélération, c'est surtout le fait de brancher la voiture sur le réseau électrique qui permettra de recharger pleinement la batterie et de profiter au maximum des possibilités de roulage en mode électrique ou à pleine puissance (combinaison du moteur thermique et du moteur électrique).

Classification selon la puissance du générateur électrique

La classification du mode hybride peut aussi se faire en tenant compte de la puissance du moteur/générateur électrique :

micro-hybride : tension de 12 V et puissance du moteur électrique inférieure à 5 kW

hybridation légère : tension de 48 V et puissance du moteur électrique comprise entre 5 kW et 20 kW

hybrides rechargeables et non rechargeables : tension supérieure à 100 V et puissance du moteur électrique supérieure à 20 kW

Réduction des émissions de CO₂

Plus le niveau d'hybridation est élevé, plus la réduction des émissions de CO ₂ est potentiellement élevée. Néanmoins, cette réduction peut varier significativement en fonction des conditions de conduite du véhicule, notamment en ce qui concerne les véhicules hybrides rechargeables.

Le coût de la technologie hybride est essentiellement conditionné par la taille de la batterie plus que par l'intégration d'un ou plusieurs moteurs électriques dans la chaîne de traction.

Réglementation européenne

Il n'y a pas de cadre légal, au niveau européen, concernant les différents types de véhicules hybrides. La Commission Européenne définit un véhicule électrique hybride comme étant un véhicule comportant au moins un moteur électrique et au moins un moteur à combustion interne ainsi que 2 systèmes de stockage de l'énergie de propulsion (c'est-à-dire un réservoir de carburant et une batterie Li-ion, par exemple). Une batterie 12V classique n'est pas considérée comme étant un système de stockage de l'énergie de propulsion, mais comme un dispositif périphérique.

A des fins d'homologation et afin de quantifier les émissions de CO₂ de chaque véhicule, la Commission Européenne fait une différence entre un véhicule électrique hybride rechargeable de l'extérieur (VEH-RE) ou non rechargeable (VEH-NRE). En effet, dans le cas d'un véhicule hybride rechargeable, le constructeur doit déterminer l'autonomie du véhicule en mode électrique pour pondérer les émissions de CO₂ du moteur thermique, ce qui n'est pas demandé dans le cas d'un véhicule hybride non rechargeable.

Les cas limites

La technologie SHVS (Smart Hybrid Vehicle by Suzuki) développée par Suzuki comporte une batterie Li-ion dédiée de 0.1 kWh (0.04 kWh sur les premières versions) et un alterno-démarreur délivrant 2.3 kW et 50 N.m de couple à une tension de 12 V. La faible puissance de l'alterno-démarreur et la tension de 12 V en font une micro-hybride. Néanmoins, du fait de sa batterie dédiée et de ses fonctionnalités étendues (apport de couple au moteur thermique), le SHVS peut être aussi considéré comme une motorisation hybride légère.

Désormais, Suzuki décline aussi le SHVS avec une tension de 48 V et une batterie de 0.4 kWh. La puissance de l'alterno-démarreur (10 kW et 53 N.m) en font une voiture hybride légère à part entière.

La technologie e-Boxer proposée par Subaru est aussi difficilement classable. La tension de l'alterno-démarreur (48 V) et sa puissance de 12.3 kW (pour 66 N.m de couple) en font une hybride légère. Toutefois, l'alterno-démarreur étant positionné en sortie de boîte de vitesses (position P3), le moteur électrique est capable de faire avancer le véhicule sans l'aide du moteur thermique sur une distance de 1.5 km (batterie de 0.6 kWh) jusqu'à une vitesse de 40 km/h.

Sa tension de 48 V semble contraindre la technologie e-Boxer à être classée dans la catégorie des hybrides légères (mild hybrid). Pourtant, ses prestations ne sont pas si éloignées de celles des hybrides non rechargeables (full hybrid) si on fait abstraction de la puissance du moteur électrique ou de sa tension de service.

Par exemple, la Toyota Yaris hybrid, qui est une full hybrid (non rechargeable) a une batterie de 0.6 kWh procurant une autonomie de 2 km et atteint une vitesse maximum de 65 km/h en mode électrique. Le moteur électrique de la Yaris développe 59 kW sous une tension de 178 V.

Voies d'amélioration

Si les interactions entre moteur à combustion interne et moteur électrique sont bien maîtrisées par les constructeurs, la récupération d'énergie pour charger la batterie reste certainement le talon d'Achille des véhicules hybrides. Elle est finalement assez faible du fait que de l'énergie n'est récupérée que par l'alternateur pendant les phases de freinage.

Dans le cas d'un moteur thermique, seul un tiers de l'énergie produite, en moyenne, est utilisée pour mouvoir le véhicule, les 2/3 restant étant majoritairement perdu en chaleur résiduelle (systèmes de refroidissement du moteur et chaleur des gaz d'échappement) et une petite portion en frictions internes.

Au niveau du moteur à combustion interne, 2 technologies pourraient permettre, prochainement, de réduire ces pertes :

E-turbo (plus connu, en Formule 1, sous le nom de MGU-H)

Récupération de la chaleur des gaz d'échappement

L'E-turbo consiste à insérer un moteur électrique sur le même axe que les turbines du turbocompresseur. Ce moteur permet de récupérer de l'énergie lors des phases à haut régime (au lieu d'avoir recours à l'ouverture de la soupape de décharge) et lors des phases de décélération. Lors d'une accélération dès les plus bas régime, l'e-turbo permet de minimiser le décalage entre le moment où le conducteur appuie sur l'accélérateur et le moment où le turbocompresseur fournit la pression de suralimentation attendue (turbo lag).

Actuellement, il connait une seule application sur un véhicule homologué pour la route : la Mercedes-AMG One, modèle de luxe dont la production est limitée à 275 exemplaires (prix de vente supérieur à 2 millions d'euros).

La récupération de la chaleur des gaz d'échappement selon le cycle organique de Rankine (ORC) est une technologie qui est utilisée dans d'autres types d'industrie. Elle consiste à convertir la chaleur des gaz d'échappement en électricité sur un principe similaire à celui de la climatisation. Pour ce faire, les gaz d'échappement passent à travers un échangeur air/eau. Sous l'effet de la chaleur, le fluide circulant dans l'échangeur va se vaporiser et atteindre une pression élevée. Le fluide sous pression permet d'entraîner une turbine reliée à un générateur d'électricité.

D'autres voies, indépendantes du moteur thermique, permettent de générer de l'électricité en roulant pour recharger la batterie. De manière non exhaustive, le toit solaire (plusieurs applications sur des véhicules de série hybrides ou électriques) et les suspensions électromécaniques.

Des cellules photovoltaïques implantées sur le toit permettent de récupérer environ 0.5 kWh par jour. Néanmoins, cette solution peut être aussi vue comme une fausse bonne idée dans le sens où, en dehors des phases de roulage, le véhicule doit être stationné à l'extérieur pour augmenter l'efficacité du toit solaire : en été, l'habitacle est surchauffé et en hiver, il y fait froid. A contrario, le stationnement du véhicule sous un auvent ou mieux, dans un garage, permet de mieux contrôler la température au sein de l'habitacle et de minimiser les dépenses d'énergie au démarrage pour contrôler la température au sein de l'habitacle.

Présenté en 2015, Audi a présenté un concept remplaçant les suspensions classiques par un dispositif électromécanique (eROT) afin de proposer une suspension active (meilleure maîtrise des mouvements de caisse) et de convertir l'énergie cinétique en énergie électrique. Selon les premiers essais, ce type de suspension permettrait de récupérer environ 0.3 kWh pour une heure de trajet. Ce concept ne connait pas encore d'application en série.

Avenir des véhicules hybrides

La réglementation européenne, de par sa volonté d'interdire les ventes de véhicules à moteur thermique et hybrides à partir de 2035, n'incite pas à poursuivre le développement des technologies permettant d'améliorer la récupération d'énergie des moteurs à combustion interne car ces applications sont coûteuses à mettre au point et difficilement rentabilisables en une dizaine d'années seulement.

D'autre part, le mode de calcul des émissions de CO₂ actuel incite, pour les véhicules compacts et supérieurs, à proposer des véhicules hybrides rechargeables plutôt qu'à améliorer le rendement des moteurs à combustion interne. En prenant en compte un facteur d'utilisation en mode électrique pour les véhicules hybrides rechargeables, les émissions de CO ₂ de ces derniers sont significativement plus favorables.

Par exemple, la Toyota Prius hybride (batterie de 0.6 kWh) est homologuée à 84 g de CO ₂ par km, tandis que la version plug-in hybride, équipée du même groupe motopropulseur, mais d'une batterie d'une capacité de 8.8 kWh et rechargeable, présente un bilan de 28 g de CO ₂ par km.

Les solutions hybrides, qu'elles soient légères ou non, rechargeables ou non, sont amenées à se généraliser rapidement afin que les constructeurs puissent réaliser leurs objectifs en matière d'émissions de CO₂ en 2025 et 2030. Toutefois, les ventes de véhicules à moteur à combustion interne étant appelées à être interdites à partir de 2035 par l'Union Européenne, l'avenir des véhicules hybrides semble tout aussi limité que celui des moteurs à combustion interne.

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Les différents types de véhicules hybrides

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L'appellation véhicule hybride est de plus en plus utilisée par les constructeurs afin de matérialiser leurs efforts en matière de réduction des émissions de CO2. Seulement, en l'absence de cadre légal européen, des véhicules aux fonctionnalités bien différentes sont regroupés sous une seule et même appellation, ce qui n'est pas sans créer une certaine confusion auprès du grand public.

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L'énergie cinétique : qu'est ce que c'est ? 

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L'énergie cinétique : qu'est ce que c'est ? 

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C'est pas sorcier

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Infographie
Source : prof. de technologie collège St Joseph
www.saintjocaudan.fr

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Cliquer sur "A regarder sur Youtube"

Source : AFP (Youtube), mai 2018

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Schéma réalisé par un professeur de technologie.

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Source : Philippe PERENNES

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Chaîne d’énergie et chaîne d’information

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Chaîne d’énergie et chaîne d’information

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Source : http://cjezegou.fr/

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Voiture hybride : avantages et inconvénients

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Voiture hybride : avantages et inconvénients

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Source : www.covoiturage-5962.fr, mars 2021

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Avantages et inconvénients des voitures hybrides

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Avantages et inconvénients des voitures hybrides

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Source : www.formationscap.com, 2022

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Avantages et inconvénients des voitures hybrides | Blog mécanique Fortrainjobs

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La voiture hybride est équipée d’un moteur thermique et d’un moteur électrique. Cette “nouveauté” lancée par Toyota à la fin des années 90 est aujourd’hui reprise par tous les grands constructeurs. Présentation des avantages et limites de ce système.

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Source :
COUVOUTE Guillaume
COULIBALI Ali
BRUNEL Tristan
En classe de Première S SI au Lycée Langevin Wallon
Année Scolaire 2009/2010

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Un moteur électrique est composé principalement d'un stator (fixe) et d'un rotor (qui tourne). Le stator entoure le rotor et génère un champ magnétique qui le traverse. Ce champ peut être généré par induction ou par des aimants permanents (comme sur les illustrations de cette page). Le rotor est constitué de bobines dont le fil est recouvert d'une couche isolante et de connecteurs. Il est solidaire de l'axe central du moteur. Voici une vue en coupe d'un moteur électrique simple :

D'après Laplace, un conducteur placé dans un champ magnétique B et parcouru par un courant I, est soumis à une force F, perpendiculaire au plan formé par I et B. La direction et le sens de ces trois vecteurs sont déterminés par la règle des trois doigts de la main droite (voir schéma ci-contre). Le pouce indique le sens du courant, l'index indique le sens du champ magnétique, et le majeur indique le sens de la force.

C'est ainsi que le courant et le champ magnétique présents dans un moteur électrique permettent de faire tourner le rotor, et donc l'axe du moteur. Observez le schéma ci-contre représentant de manière simplifiée un moteur électrique.
Comme vous pouvez le voir, il y a deux pôles (en vert). Ces pôles transmettent le courant au connecteur central. Un fil relie les 2 pôles en formant un rectangle (ce fil représente une bobine de 1 spire). Sur ce fil s'exerce la force de Laplace, comme illustré par des flèches. La force de Laplace ne s'exerce bien sûr pas seulement en ce point, mais sur toute la longueur du fil, tant qu'il est perpendiculaire au champ magnétique.

Le moteur illustré sur ce schéma a deux phases, pour plus d'efficacité. Cela signifie qu'à chaque moitié de tour du rotor, le courant dans la bobine s'inverse, et que la force est toujours exercée dans le sens de rotation. Le moteur délivre ainsi une puissance élevée et continue, dès une fréquence de rotation basse.

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TPE - Voiture électrique - Le moteur électrique

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Un moteur électrique est composé principalement d'un stator (fixe) et d'un rotor (qui tourne). Le stator entoure le rotor et génère un champ magnétique qui le traverse. Ce champ peut être généré par induction ou par des aimants permanents (comme sur les illustrations de cette page).

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Principe de fonctionnement d'un véhicule hybride électrique

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Principe de fonctionnement d'un véhicule hybride électrique

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Principe de fonctionnement d'un véhicule hybride électrique

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Source : Sapeurs-Pompiers de la Vienne (Youtube), 2021

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Sapeurs-Pompiers de la Vienne / Service Départemental d'Incendie et de Secours de la Vienne - Sdis86

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Principe de fonctionnement d'un véhicule hybride éléctrique

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Le moteur à explosion à quatre temps est un moteur thermique : il convertit de la chaleur en énergie mécanique. Il est aussi appelé moteur à combustion interne, car le carburant brûle à l'intérieur du moteur. Dans une voiture par exemple, le moteur fournit de l'énergie mécanique grâce à l'explosion d'un mélange de carburant et d'air dans un cylindre contenant un piston.
Source : Encyclopédie Larousse (Youtube), 2020.

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Comment fonctionne un moteur à 4 temps ?

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Comment fonctionne un moteur à 4 temps ?

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Découvrez en détail et vu de l'intérieur le fonctionnement d'un moteur à 4 temps.
Source : TotalEnergies Services (vidéo Youtube)

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Fonctionnement d’un moteur à 4 temps - Total

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Le fonctionnement d’un moteur de voiture

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Le fonctionnement d’un moteur de voiture

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Définition et fonctionnement du moteur thermique (schéma).
Source : www.codedelaroute.fr, mis à jour le 17 mai 2022

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Publié le 01 novembre 2021

Mis à jour le 17 mai 2022

Alexis

L'examen du code de la route comporte un programme structuré en différentes thématiques. Parmi ces dernières se trouve la mécanique. Il ne s'agit pas pour le conducteur débutant de devenir un expert de la question, mais d'avoir des notions de base en mécanique et, en tout état de cause, de savoir comment fonctionne un moteur de voiture. Dans cet article, nous vous expliquons les différences entre le fonctionnement d'un moteur thermique de voiture et le fonctionnement d'un moteur de voiture électrique. Vous serez ainsi bien armé pour l'épreuve théorique du permis de conduire.

SOMMAIRE :

Comment fonctionne le moteur thermique d'une voiture ?

Le fonctionnement d'un moteur à essence repose sur l'allumage du mélange air-carburant qui est brûlé dans un cylindre. Les gaz de combustion font monter la pression qui varie en fonction de la température et actionne le piston. Un cycle de fonctionnement complet du moteur comprend 4 temps.

Fonctionnement d'un moteur à 4 temps

Les quatre étapes du fonctionnement d'un moteur thermique sont l'aspiration, la compression, le travail et le refoulement.

Le moteur comporte plusieurs cylindres.

Les cylindres travaillent sur quatre temps (moteur à 4 temps).

Premier temps : le piston du cylindre se déplace vers le bas et aspire un mélange d'air et d'essence à travers une soupape

Deuxième temps : le piston remonte et comprime le mélange.

Troisième temps : l'étincelle de la bougie d'allumage fait exploser ce mélange. Sous l'effet de la pression, le piston est poussé très rapidement vers le bas.

Quatrième temps : le piston remonte rapidement et expulse les gaz brûlés vers l'extérieur à travers une soupape.

Cette séquence de quatre temps se répète tant que vous laissez tourner le moteur.

Les mouvements du piston sont transmis à un arbre. Celui-ci est à son tour relié aux roues de votre véhicule par l'intermédiaire de la boîte de vitesses.

Fonctionnement d'un moteur diesel

Le fonctionnement présenté ci-dessus est celui d'un moteur thermique à essence. Mais il existe aussi des véhicules fonctionnant au diesel. Si certains principes de fonctionnement d'un moteur diesel sont similaires à ceux d'un moteur 4 temps, il existe des différences que nous vous présentons ci-dessous.

Les modes de fonctionnement sont similaires sur le principe, puisque tous les moteurs à combustion interne répètent les 4 étapes de travail. Il y a toutefois quelques différences :

Le fonctionnement d'un moteur diesel n'utilise pas de bougie d'allumage.

L'explosion du mélange est provoquée par la pression du piston.

Le fonctionnement d'un moteur diesel ne s'appuie pas sur l'utilisation de soupapes.

Le mélange est aspiré par des fentes sous le piston, tandis que celui-ci se déplace vers le haut.

En même temps, le gaz est comprimé et allumé.

Lorsque le piston redescend, le nouveau mélange est poussé vers le haut et le gaz brûlé est expulsé vers l'extérieur.

Comment fonctionne le moteur d'une voiture électrique ?

L'avenir de la mobilité individuelle pourrait bien passer par les voitures électriques. Il s'en vend d'ailleurs de plus en plus, d'autant que les batteries, qui constituaient le point faible du dispositif lors du lancement des premiers véhicules de ce type, ont fait dernièrement d'importants progrès. Bien que la technique du moteur électrique ait été inventée et mise en pratique dès le XIXe siècle, la production en série de voitures électriques a commencé il y a à peine 25 ans. Toujours est-il qu'en tant que candidat à l'examen du code de la route, vous avez tout intérêt à vous pencher sur le fonctionnement d'un moteur de voiture électrique.

Principes de fonctionnement d'un moteur de voiture électrique

Le moteur d'une voiture électrique convertit le courant de la batterie en énergie mécanique. Les bobines conductrices sont alimentées en énergie et génèrent des champs magnétiques. En inversant la polarité des bobines plusieurs fois au cours d'un cycle, on obtient une rotation continue de la partie interne. La rotation crée une force qui est transmise aux essieux du véhicule. Le plus grand avantage d'un moteur électrique est peut-être son rendement élevé - c'est-à-dire le rapport entre la puissance utilisée et la puissance consommée. Avec un moteur à combustion, jusqu'à un tiers de l'énergie est perdue par perte de chaleur. Une voiture électrique, en revanche, utilise environ 95 % de l'énergie disponible pour la conduite.

Comme dans toute voiture, l'élément essentiel d'une voiture électrique est son moteur. Voici les particularités de son fonctionnement :

Moteur alimenté par de l'électricité

Courant provenant d'une batterie installée généralement dans le plancher du véhicule.

Transformation de l'énergie électrique en énergie mécanique grâce à la génération de champs magnétiques.

Les champs magnétiques génèrent une force en s'attirant et en se repoussant.

Ce mouvement alterné permet le fonctionnement du moteur électrique.

Vous aimeriez en savoir plus sur le fonctionnement d'un moteur électrique de voiture ? N'hésitez pas à consulter le site des constructeurs, par exemple Renault ou encore le site de voiture-propre.com.

Principaux composants du moteur électrique

Le fonctionnement du moteur électrique des véhicules est basé sur le courant alternatif. Il s'agit d'un fonctionnement de type synchrone. Ces moteurs se composent de :

Comment fonctionne un moteur électrique et ses différents composants ?

Le stator est immobile et génère un champ magnétique constant grâce à un flux de courant continu.

Le rotor est mobile et rotatif. Il est chargé de produire son propre champ magnétique grâce au courant alternatif.

Le champ magnétique constant a toujours la même charge, tandis que l'autre champ change de charge par intervalles.

Il en résulte une alternance d'attraction et de répulsion.

L'électronique embarquée gère la puissance du moteur électrique. Le courant doit être fourni à la bonne intensité et à la bonne fréquence.

Que devez-vous savoir sur le fonctionnement du moteur à l'examen du code de la route ?

Lors de l'examen du code de la route, vous devez principalement maîtriser des notions liées à la sécurité, à la tenue de route et au freinage. Or, ces notions sont étroitement liées à la mécanique de votre voiture.

Il est donc important d'avoir quelques idées sur le mode de fonctionnement d'un moteur de voiture, sachant qu'il y a principalement trois technologies selon le combustible utilisé. Comme nous avons pu le voir ci-dessus, les moteurs thermiques à essence ont un fonctionnement un peu différent des diesels. La technologie du moteur électrique et son fonctionnement sont complètement différents.

À l'examen, vous devez pouvoir répondre à des questions simples sur le moteur de votre voiture et savoir comment diagnostiquer une panne de moteur en utilisant le tableau de bord et ses indicateurs. Vous devez aussi savoir mettre en relation vos connaissances sur le fonctionnement du moteur de voiture avec les notions relatives à la sécurité.
N'hésitez pas à réviser les thématiques officielles sur codedelaroute.fr, en utilisant nos fiches de cours, et plus particulièrement celles consacrées à la mécanique, où vous trouverez des indications sur le fonctionnement du moteur. Vous pourrez tester vos connaissances à l'aide des exercices interactifs et passer un examen blanc pour vérifier si vous êtes prêt à passer l'examen.

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Le fonctionnement d'un moteur d'une voiture : tout savoir | superCode

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Publié le 01 novembre 2021 Mis à jour le 17 mai 2022 Alexis L'examen du code de la route comporte un programme structuré en différentes thématiques. Parmi ces dernières se trouve la mécanique.

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Les phases de fonctionnement de la motorisation hybride

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Les phases de fonctionnement de la motorisation hybride

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Source : www.automobile-propre.com

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Comment fonctionne une voiture hybride ?

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Comment fonctionne une voiture hybride ?

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Définition, historique et fonctionnement de la voiture hybride.
Source : www.oovango.com,  01/02/2022

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La transition vers l'hybride et l'électrique est désormais bien entamée dans les marchés automobiles d'Outre-mer. En 2021, les véhicules électriques représentaient 26.2% des véhicules neufs (VN) réunionnais , 24.3% des VN mahorais, 18.5% des VN guadeloupéens, 16% des VN martiniquais et 13.2% des VN guyanais. Le gouvernement donne même des coups de main afin d' aider à acheter ce type de véhicules. Voici une sélection des meilleurs voitures dans les outre-mer.

Quelle est la différence entre un véhicule à essence et un véhicule hybride ?

Le moteur à combustion d'un véhicule hybride fonctionne exactement comme celui d'un véhicule à essence. Le carburant est injecté par la chambre de combustion dans le moteur, où il se mélange avec de l'air. Le mélange air-carburant est ensuite enflammé par une bougie d'allumage, ce qui alimente le moteur.

Que signifie hybride ?

Par définition, le terme "hybride" préfigure une association entre 2 éléments de nature différente et bien distincts. La principale différence d'avec un véhicule hybride est qu'en plus d'un moteur à combustion interne, l'alimentation est également assurée par un moteur électrique et une batterie. La technologie hybride optimise alors les systèmes du véhicule pour utiliser en combinaison l'essence et l'électricité pendant que vous roulez.

Qu'est-ce qu'un véhicule hybride ?

Une voiture hybride utilise deux types de motorisation : une motorisation thermique et une motorisation électrique. Au cours d'un trajet, le mouvement viendra successivement de l'énergie électrique (issue du moteur électrique), de l'énergie hybride (issue des deux types de moteurs simultanément) et de l'énergie thermique (issue du moteur essence uniquement).

En d'autres termes, un véhicule hybride utilise trois types de traction :

électrique : seul le moteur électrique entraîne le mouvement des roues et assure le déplacement du véhicule

hybride : au cours de laquelle le moteur essence intervient en soutien du moteur électrique

thermique : qui fait appel uniquement au moteur essence.

+ Le saviez-vous ?

La première voiture hybride à être commercialisée fût la Toyota Prius, dont la mise sur le marché a eu lieu en 1997. Le succès est conséquent, puisque plus de 8 millions de modèles ont été vendus à travers le monde ; la marque japonaise décrivant sa voiture comme une " voiture familiale propre ". Cependant, près d'un siècle auparavant, le premier véhicule hybride a été conçu par Henri Pieper en 1899. Plus récemment encore, en 2021, Renault présentait la première Clio hybride de l'histoire avec une double motorisation, essence et électrique.

À quoi sert une voiture hybride ?

Un véhicule hybride est tout d'abord une voiture qui sert à protéger l'environnement en diminuant la consommation de carburant et les émissions de CO2 par rapport aux voitures à motorisation thermique (à essence). En outre, une voiture hybride:

1. donne la possibilité de bénéficier à la fois d'un moteur électrique propre et silencieux et d'un moteur thermique autonome et puissant

2. permet d'économiser du carburant

3. réduit les émissions de CO2 dans l'atmosphère

Les différents types d'hybrides ou niveaux d'hybridation

Il existe 4 catégories de véhicules hybrides regroupées sous la bannière de 2 grandes familles. La famille des véhicules hybrides " classiques " comprends 2 catégories: le véhicule micro-hybride (MHEV), l'hybride léger (mild-hybrid) et le véhicule 100% hybride non rechargeable (full-hybrid). La seconde famille est celle des véhicules hybrides rechargeables qui se compose, comme son nom l'indique, des véhicules hybrides rechargeables (plug-in hybrid). Par conséquent, leur motricité, leur type de transmission, leur mode de recharge, leur consommation mais aussi leur impact environnemental diffèrent.

Mild-hybrid

L'hybride léger ou mild-hybrid fonctionne avec une activation permanente du moteur essence, le moteur électrique lui servant ponctuellement de soutien. La transmission d'une motorisation à une autre peut être manuelle ou, comme dans la majorité des cas, automatique. En effet, ce système d'alternance est automatisé et géré par l'ordinateur. Néanmoins, le conducteur a également la possibilité de sélectionner manuellement le mode de traction électrique si le niveau de charge le permet.

Il s'agit de véhicules équipés d'un moteur thermique et d'un petit moteur électrique. Le fonctionnement en tout électrique n'est pas possible car le bloc électrique ne joue qu'un rôle de soutien au moteur thermique. C'est par exemple la technologie employée sur les véhicules équipés de la fonction Start & Stop. L'électrique sert principalement pour le démarreur.

Cette technologie assiste le moteur thermique à l'aide d'un alterno-démarreur jouant le rôle de générateur en récupérant l'énergie cinétique lors des freinages ou des décélérations. L'énergie ainsi récupérée est stockée dans une batterie et est ensuite utilisée par l'alterno-démarreur pour démarrer le moteur, couper le moteur à l'arrêt et propulser le véhicule uniquement à faible vitesse (en dessous de 50km/h).

Représentant la technologie la plus simple et donc la moins onéreuse à l'achat, la micro-hybridation du fait de sa faible batterie ne permet cependant que de réduire très légèrement la consommation du véhicule. Il consomme 10% moins de carburant et émet 10% d'émissions en moins qu'un véhicule thermique équivalent.

Full-hybrid (HEV)

L'hybridation complète ou full-hybrid se distingue par une batterie de plus grande capacité que la technologie mild-hybrid. L'hybridation totale permet ainsi une conduite 100% électrique à faible vitesse et sur de courtes distances. L'hybridation complète permet ainsi à la voiture de fonctionner à partir de sa seule réserve d'énergie stockée.

Ce type de véhicule ne peut pas se recharger. La batterie se recharge automatiquement en fonctionnement grâce à la motorisation thermique et lors des phases de freinage. Au sein d'une full-hybrid les 2 moteurs sont en mesure d'intervenir simultanément ou séparément. La consommation de carburant est alors réduite de manière optimale.

À vitesse élevée, généralement supérieure à 50 km/h, la capacité de la batterie n'étant pas suffisante, le mode électrique laisse place au moteur à combustion.

Plug-in Hybrid ou Plug-In Electric Vehicle (PHEV)

Plug-in Hybrid ou également appelée voiture hybride rechargeable, cette technologie embarque une batterie de plus grande capacité que les voitures hybrides classiques, pouvant être rechargée directement à la manière d'un véhicule électrique. Ainsi, un conducteur a la possibilité de recharger la batterie du véhicule hybride au moyen d'une prise domestique ou d'une borne de recharge externe.

La durée de rechargement dépend de la puissance de la borne utilisée. Le rechargement peut durer de quelques minutes à plusieurs heures.

Les batteries plus volumineuses peuvent par conséquent stocker une plus grande quantité d'électricité. L'hybride rechargeable permet ainsi de profiter d'une autonomie comprise généralement entre 20 et 60 km. Au-delà de cette distance et donc lorsque la batterie est entièrement déchargée, le moteur thermique prend le relais pour continuer de propulser le véhicule.

L'hybride rechargeable représente une transition vers la voiture " 100 % électrique ". Il est ainsi possible de rouler en mode tout électrique jusqu'à 130 km/h environ. Aujourd'hui, il existe des modèles supercars et monoplaces en hybride, à l'instar des bolides pilotés par le champion de Formule 1 Fernando Alonso, de la Ferrari F14 T moteur V6 turbo hybride à la McLaren MP4-30 équipée du moteur hybride RA615H de Honda.

Les véhicules 100% hybrides (full-hybrid) et hybrides rechargeables (plug-in hybrid) reposent tous deux sur une alternance intelligente entre les motorisations électrique et thermique. Par conséquent, ils sont donc plus écologiques que l'hybride léger (mild-hybrid) et utilisent une transmission automatique.

Néanmoins, c'est la capacité de leur batterie, plus grande dans le cas de l'hybride rechargeable, et le mode de chargement qui les distinguent. Ils impliquent -40% de consommation de carburant, voire jusqu'à -50% en hybridation complète ; et jusqu'à -30% d'émissions de CO2 (full-hybrid) et -75% (plug-in hybrid) de baisse par rapport à un véhicule essence équivalent.

Quel est le prinicipe de fonctionnement d'une voiture hybride ?

La technologie hybride a recours à trois architectures différentes : série, parallèle, mixte (ou à dérivation de puissance).

L'hybridation "série"

Les hybrides dites " série " sont plutôt rares. Le moteur thermique sert exclusivement de générateur au bloc électrique. Le moteur thermique fonctionne en permanence, il fait tourner un générateur qui produit de l'électricité. Cette électricité est alors stockée dans une batterie qui alimente un second moteur, électrique, et qui entraîne les roues. Dans ce cas, le moteur électrique est le seul à agir sur les roues. L'intérêt de cette motorisation hybride en série est que le moteur thermique fonctionne toujours au même régime, sans accélérer. En outre, il fonctionne en permanence à son meilleur rendement ; par conséquent, il consomme moins.

L'hybridation "parallèle"

Les hybrides dites " parallèles " sont les plus courantes. Dans ce cas, les 2 moteurs sont à même de propulser la voiture séparément. Avec la motorisation hybride parallèle, quand le moteur démarre et à faible vitesse, c'est le moteur électrique qui entraîne les roues. Puis, à l'accélération, le moteur thermique se met en marche et sa puissance vient s'ajouter à celle du moteur électrique. Les roues sont alors entraînées par les moteurs qui fonctionnent ainsi en parallèle. Le moteur électrique vient en appui de la motorisation thermique. Ce complément en électrique permet de faire diminuer la consommation globale en énergie fossile du véhicule.

L'hybridation mixte ou à dérivation de puissance

Les hybrides à dérivation de puissance combinent les deux précédentes solutions. Une propulsion 100 % électrique est possible, mais une partie de la puissance du moteur thermique est toujours transformée en électricité, soit pour recharger la batterie, soit pour alimenter directement le moteur électrique ; une architecture prisée du groupe Toyota.

Les principaux éléments qui composent la motorisation hybride

Quatres éléments essentiels issus de l'informatique et de la mécanique s'unissent pour composer la motorisation hybride.

L'ordinateur de la voiture hybride

L'ordinateur joue le rôle de l' arbitre. Il sait d'où vient l'énergie (thermique et électrique), en quelles quantités respectives et où elle doit être distribuée à tout moment. Plusieurs milliers de fois par seconde, l'ordinateur analyse ce que le conducteur demande, son mode de conduite et l'énergie disponible à un moment donné. Il optimise ainsi l'utilisation du moteur thermique, notamment avec la fonctionnalité Start and Stop, ce qui permet de réduire sa consommation en carburant. En bref, l'ordinateur va effectuer des analyses très régulières et précises pour définir l'enchaînement entre moteur thermique et électrique ; et ainsi décider lequel doit être utilisé à un instant T.

Les batteries

Le système de batterie est le générateur de l'électricité produite. Le système de batterie emmagasine l'électricité produite et la redistribue au moteur électrique ; mais aussi aux équipements de la voiture comme l'éclairage, le système électrique des vitres ou encore le tableau de bord. Il dure en principe toute la vie du véhicule et n'est jamais branché sur le réseau extérieur, sauf dans le cas de l'hybride rechargeable.

Le moteur électrique

Le moteur thermique

L'alternance entre les tractions électrique, hybride et thermique est gérée automatiquement par le véhicule, via un système d'électronique embarquée (l'ordinateur). Celui-ci tient compte, pour l'essentiel, de deux critères : l'appui sur la pédale d'accélérateur et le niveau de charge de la batterie de traction.

En clair, en phase de démarrage et jusqu'à une vitesse située entre 70 et 130 km/h, la voiture hybride utilise uniquement le moteur électrique. Si une pression plus forte est exercée sur la pédale d'accélération, si la physionomie du terrain exige davantage de puissance, dans le cas d'une forte pente ou encore si la batterie n'est plus suffisamment chargée, le véhicule sollicite le moteur thermique. Ce dernier va, selon les cas, compléter le moteur électrique (traction hybride) ou le remplacer totalement (traction 100% thermique).

Selon qu'elle soit rechargeable ou non, la voiture hybride se recharge donc en roulant et/ou via le raccordement au réseau électrique.

La recharge du système de batterie

Comme pour un véhicule thermique, le système de batterie sert à stocker l'énergie nécessaire au bon fonctionnement du véhicule hybride. Sa recharge s'opère de 3 façons différentes ; 2 d'entre elles n'impliquant aucune intervention du conducteur.

1. Récupération de l'énergie lors des phases de ralentissement et de freinage, on parle dans ce cas de freinage "régénératif"

2. Utilisation du moteur thermique pour générer de l'électricité

3. Chargement de la batterie à une borne de recharge, mais cette option ne concerne que les véhicules hybrides rechargeables

Les phases de fonctionnement de la motorisation hybride

En phase d'arrêt ou de démarrage

A part sur les véhicules hybrides légers, ces phases se font en tout électrique. Autrement dit, la voiture démarre ou s'arrête en utilisant uniquement le moteur électrique. La phase de démarrage impliquant généralement une surconsommation, l'utilisation de l'électrique à ce moment-là représente un vrai plus. Après le démarrage, le moteur thermique prendra le relais à terme.

Au démarrage puis à faible vitesse

Au démarrage puis à une vitesse à moins de 40 km/h, si il y a assez d'électricité dans la batterie pour assurer ce déplacement avec le moteur électrique, l'ordinateur éteint le moteur thermique. Le rendement de ce dernier est faible dans les vitesses basses et lors des accélérations et il consomme donc beaucoup. C'est pourquoi, l'ordinateur passe le relais au moteur électrique. Si la charge de la batterie baisse, le moteur thermique redémarre, participe à la locomotion et recharge en même temps la batterie.

En phase d'accélération

La phase d'accélération nécessite en général une puissance maximale. Par exemple, il s'agit souvent de phases où vous devez vous insérer sur une voie rapide, doubler un véhicule ou monter une côte. C'est pourquoi, quelle que soit la technologie hybride, il s'agit d'une phase où le moteur thermique joue le plus grand rôle. Le moteur électrique peut venir en complément du moteur thermique afin de disposer d'une plus grande puissance.

En vitesse de croisière ou à vitesse élevée

Le moteur thermique assure l'essentiel du travail.

En phase de décélération ou de freinage

Le moteur thermique (à essence) est coupé, l'énergie cinétique développée par la rotation des roues est récupérée par le moteur électrique qui, agissant comme un générateur d'électricité, alimente la batterie pour une utilisation ultérieure. Cette phase peut se faire en tout électrique suivant la vitesse et le niveau de charge de la batterie.

À l'arrêt

A chaque arrêt, les deux moteurs s'éteignent, sans pour autant que l'alimentation électrique ne soit coupée sur le véhicule hybride. Les moteurs s'éteignent pour économiser le carburant, les systèmes électriques du véhicule, quant à eux, fonctionnent sur la batterie. Au redémarrage, c'est le moteur électrique qui se remet en marche, silencieusement.

Par ailleurs, voici une animation très simple pour expliquer quel moteur fait quoi à quel moment.

Quelle est la différence entre une hybride classique et une hybride rechargeable ?

La capacité de la batterie

Il faut bien distinguer le véhicule hybride classique du véhicule hybride rechargeable. La différence fondamentale entre les 2 familles d'hybridation réside dans la capacité de leur batterie et leur moyen de recharge. Un véhicule full-hybrid a une batterie d'une capacité avoisinant le 1kWh ; tandis que, le véhicule hybride rechargeable aura une capacité avoisant les 8 et 12 kWh. Par ailleurs, lors de la phase d'accélération, le moteur thermique prend le relais à partir de 40 km/h pour un véhicule hybride classique. Alors que, le moteur thermique ne prend le relais que si une vitesse de 120 ou 130 km/h est dépassée. A noter que dans les 2ème cas, la batterie a une charge suffisante.

Le mode de rechargement

Dans l'hybride classique, la propulsion " tout électrique ", sans recours au moteur thermique, n'est possible que sur 3 ou 4 km. De plus, le moteur électrique est là pour " soulager " le moteur à essence. Un véhicule hybride classique n'a pas besoin d'être branché, car son alimentation est assurée par un moteur à combustion interne classique et par une batterie électrique rechargée au moyen du freinage à récupération. D'un autre côté, la batterie d'un véhicule hybride rechargeable plus conséquente lui permette de parcourir une plus longue distance, jusqu'à 60 km. La recharge grâce à une source d'énergie électrique externe offre une autonomie électrique supplémentaire à celle du moteur thermique.

Les phases de freinage

D'ailleurs, il existe une différence fondamentale entre l'hybride classique et l'hybride rechargeable pendant les phases de freinage. En effet, sur un véhicule hybride classique, la batterie va se recharger lorsque vous freinez. Dans cette situation, le moteur électrique fonctionne alors en générateur qui vient alimenter la batterie. On parle alors de freinage " régénératif ". Tandis que l'hybride rechargeable n'intègre pas cette possibilité ; lorsque votre batterie est vide, le seul moyen de la recharger est de la brancher. Cette différence est importante car elle explique pourquoi sur un long trajet, l'hybride classique consomme moins que l'hybride rechargeable. Bien qu'un véhicule hybride classique ne puisse pas fonctionner aussi longtemps en tout électrique qu'une voiture hybride rechargeable, sa batterie peut se recharger en roulant et vous pouvez ainsi utiliser le fonctionnement électrique à de nombreuses reprises.

+ Pour info

Les batteries électriques de véhicules hybrides rechargeables, comme la Toyota Prius Prime, peuvent être rechargées en les branchant à une prise de courant domestique standard de 120 volts.

Quel est l'intérêt d'acheter une voiture hybride ?

Une voiture hybride présente bien des avantages:

1. économique : les frais de certificat d'immatriculation sont inférieurs pour une voiture hybride car ils ne sont calculés qu'en fonction de la puissance du moteur thermique.

2. écologique : les voitures hybrides libèrent moins de CO2 dans l'environnement. Le moteur électrique intégré limite la consommation de carburant.

+ Le saviez-vous ?

Il a également été montré que les conducteurs de voitures hybrides sont bien plus détendus que les conducteurs de voitures thermiques.

Quelle est la consommation d'une voiture hybride ?

Pour rappel, les véhicules hybrides attestent -40% de consommation de carburant, voire jusqu'à -50% en hybridation complète ; et jusqu'à -30% d'émissions de CO2 (full-hybrid) et -75% (plug-in hybrid) de baisse par rapport à un véhicule essence équivalent suivant le modèle.

Les propriétaires de voitures hybrides observent une différence significative de la capacité de la batterie au bout de 5 ans environ. La batterie n'est pas hors service, elle perd juste en autonomie. Une consommation faible et un entretien auto amoindri, cela revient donc moins cher globalement ; en plus de vous offrir une meilleure qualité d'air et une pollution sonore réduite.

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Comment fonctionne une voiture hybride ? - Oovango

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La transition vers l'hybride et l'électrique est désormais bien entamée dans les marchés automobiles d'Outre-mer. En 2021, les véhicules électriques représentaient 26.2% des véhicules neufs (VN) réunionnais , 24.3% des VN mahorais, 18.5% des VN guadeloupéens, 16% des VN martiniquais et 13.2% des VN guyanais.

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Une animation très simple pour expliquer quel moteur fait quoi à quel moment…
Source : www.planete-energies.com

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Infographies

Un véhicule "hybride" combine un moteur thermique et un moteur électrique, qui travaillent ensemble selon les instructions d'un ordinateur. La part de chacun varie selon les phases de démarrage, d'accélération ou de freinage. Voici une animation très simple pour expliquer quel moteur fait quoi à quel moment...

Véhicule hybride : comment ça marche ?

Moteur électrique

Le moteur électrique est l'un des deux modes de propulsion du véhicule. Il partage ce rôle avec le moteur thermique et fonctionne grâce à l'énergie stockée par la batterie. Certains modèles disposent de plusieurs moteurs électriques.

Moteur thermique

Le moteur thermique est relié à la transmission du véhicule. Il fonctionne à l'essence, au diesel ou au biocarburant. En plus de la propulsion du véhicule, son fonctionnement permet de recharger la batterie.

Le sais-tu ?

Le moteur thermique d'une voiture hybride est plus léger que celui d'un modèle traditionnel, ce qui permet de limiter le poids du véhicule et la puissance nécessaire pour sa mise en mouvement.

Ordinateur

L'ordinateur gère les différents modes de fonctionnement du véhicule.

Le sais-tu ?

Pour décider de l'utilisation de l'un ou de l'autre des moteurs, il analyse plusieurs milliers de fois par seconde le niveau de charge de la batterie et ce que le conducteur demande à son véhicule. Une agilité qui garantit une efficacité du fonctionnement général de la voiture, ainsi qu'une fluidité dans l'expérience de conduite.

Batterie

La batterie emmagasine l'électricité produite par le moteur thermique et l'énergie du freinage, et la restitue au moteur électrique. Elle fonctionne sans possibilité de recharge par secteur, et ce pendant toute la durée de vie du véhicule.

Le sais-tu ?

L'un des composants essentiels de la batterie est le lithium, une matière première non renouvelable prisée pour sa capacité de stockage d'énergie. Plus une batterie comporte de lithium, plus elle est légère et endurante. Or son coût influence largement le prix d'une batterie et donc du véhicule. Certains constructeurs et centres de recherche étudient donc des solutions alternatives.

Roues

En cas de freinage, la rotation des roues génère de l'énergie qui est envoyée à la batterie pour stockage.

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© IDIX pour planete-energies.com

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Infographies Un véhicule "hybride" combine un moteur thermique et un moteur électrique, qui travaillent ensemble selon les instructions d'un ordinateur. La part de chacun varie selon les phases de démarrage, d'accélération ou de freinage. Voici une animation très simple pour expliquer quel moteur fait quoi à quel moment...